[實(shí)用新型]一種微孔曝氣TiO2/Fe3O4光催化污水處理裝置

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200720190205.6
• 申請日: 2007-11-16
• 公開（公告）號(hào): CN201136803Y
• 公開（公告）日: 2008-10-22
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 李素芹;高敏江
• 申請（專利權(quán)）人: 北京科技大學(xué)
• 主分類號(hào): C02F1/32
• 分類號(hào): C02F1/32;C02F1/48;C02F103/16
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技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于環(huán)保領(lǐng)域，特別涉及光催化污水處理裝置，利用微孔曝氣對磁性光催化劑粒子充分分散，實(shí)驗(yàn)結(jié)束后可利用磁場對粒子進(jìn)行回收，極大的提高了光催化劑的利用率，污水處理效果顯著。

背景技術(shù)

水資源的短缺和污染嚴(yán)重影響了人們的生活和生產(chǎn)，對污水進(jìn)行凈化處理成為目前亟待解決的問題。

與傳統(tǒng)污水處理方法相比較，利用光催化降解污水中的污染物有許多獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)。研究最多的TiO₂半導(dǎo)體光催化材料，它的帶隙能是3.0～3.2eV，相當(dāng)于波長為387.5nm的光子能量，它能有效的降解各類有機(jī)污染物，最終生成CO₂和H₂O，完全沒有二次污染。TiO₂光催化劑有很高的化學(xué)穩(wěn)定性，并且無毒，成本低，催化效率高，因此利用它進(jìn)行污水處理能有效解決傳統(tǒng)水處理方法效率低、成本高、存在二次污染等問題，具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。

現(xiàn)在應(yīng)用于污水處理的TiO₂還存在很多問題，主要有太陽光利用率低和難以重復(fù)分散利用的問題。懸浮相的納米TiO₂粒子有最大的表面積，因此有最高的光催化活性，但分散粒子易沉底、易損失、難以均勻分散和回收重復(fù)使用。普通利用機(jī)械攪拌分散TiO₂光催化劑粒子的方法易形成攪拌中心，粒子在重力作用下不能分散到中上部，光催化劑量少時(shí)，更難以有效分散，此外，也存在顆粒易被機(jī)械攪拌打碎等問題。因此，有研究把TiO₂光催化劑與磁性Fe₃O₄納米粒子復(fù)合，在外加磁場下進(jìn)行分散和回收重復(fù)利用，但操作起來存在很大技術(shù)難題。如何充分分散復(fù)合粒子，同時(shí)利用其磁性進(jìn)行有效回收，實(shí)現(xiàn)最佳光催化污水處理效果和復(fù)合粒子分離回收的結(jié)合是當(dāng)前的首要任務(wù)。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明目的是要解決充分分散TiO₂/Fe₃O₄光催化劑粒子，從而實(shí)現(xiàn)高效污水處理的問題，比如復(fù)合粒子的不間斷分散，充分利用紫外光光源，少量光催化劑實(shí)現(xiàn)大范圍的污水降解等。

一種利用微孔曝氣分散TiO₂/Fe₃O₄的光催化裝置，其特征在于光催化裝置由圓筒形有機(jī)玻璃反應(yīng)器1、內(nèi)含紫外燈的石英套管2、微孔鈦板3、氣室4、底部進(jìn)氣口5構(gòu)成。石英套管2置于圓筒形有機(jī)玻璃反應(yīng)器1中間，氣泵與底部進(jìn)氣口5通過橡膠管連接，微孔鈦板3將圓筒形有機(jī)玻璃反應(yīng)器1的主體和下部氣室4有效分隔，阻止液體的滲漏，允許氣體通過，對復(fù)合粒子進(jìn)行充分分散；反應(yīng)器可以連接鐵架臺(tái)或其他支撐設(shè)備，使其固定。

曝氣分散過程：與底部進(jìn)氣口5連接的氣泵先運(yùn)轉(zhuǎn)，氣體以一定速率進(jìn)入氣室，待氣流穩(wěn)定后，放入適當(dāng)比例的溶劑和光催化劑，反應(yīng)進(jìn)行中光催化劑不斷得到分散，同時(shí)溶劑的翻騰也使紫外光得到了充分地利用，提高了光催化效率。

該光催化裝置充分利用微孔鈦板隔離液體和曝氣的性能，實(shí)現(xiàn)光催化劑的不斷分散，在紫外燈照射下，可以大大提高光催化劑利用率。

磁場回收粒子：待反應(yīng)完畢，先將石英套管取出，翻轉(zhuǎn)反應(yīng)器，傾倒溶劑和催化劑的混合液于器皿中，之后停止通氣；利用磁鐵沉降復(fù)合磁性光催化粒子，可以實(shí)現(xiàn)回用。

采用該裝置將納米光催化法用于冶金焦化廠高濃度有機(jī)廢水處理，大量對比試驗(yàn)結(jié)果顯示，在高瀑氣量、紫外光照射條件下，焦化廢水中的COD和氨氮降解率分別達(dá)到了98.91％和77.35％。

附圖說明

圖1為利用微孔曝氣分散的光催化裝置。

圖2為圖1中略去的2所示石英套管(內(nèi)含紫外燈)裝置。

具體實(shí)施方式

光催化裝置由圓筒形有機(jī)玻璃反應(yīng)器1、內(nèi)含紫外燈的石英套管2、微孔鈦板3、氣室4、底部進(jìn)氣口5構(gòu)成。石英套管2置于圓筒形有機(jī)玻璃反應(yīng)器1中間，氣泵與底部進(jìn)氣口5通過橡膠管連接，微孔鈦板3將圓筒形有機(jī)玻璃反應(yīng)器1的主體和下部氣室4有效分隔，阻止液體的滲漏，允許氣體通過，對復(fù)合粒子進(jìn)行充分分散；反應(yīng)器連接鐵架臺(tái)使其固定。